ВКР Мелештян К.В (1214895), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 8 – Количество отказов по месту происшествия за период

с 01.01.2014 по 12.12.2016

По рисунку 8 видно, что наиболее проблемным участком является ЭЧК-14, а именно перегоны Аван – Вяземская и Красицкий – Вяземская. Менее повреждаемыми участками стали ЭЧК-11, ЭЧК-13, ЭЧК-10 и ЭЧК-9, где количество отказов равняется одному в течение трех лет. Причиной ½ отказов (два из четырех) являются неблагоприятные погодные условия.

Проведем оценку отказов по категориям КАСАНТ и результаты представим на рисунке 9.

Рисунок 9 – Количество отказов

за период с 01.01.2014 по 12.12.2016

по категориям КАСАНТ

Из рисунка 9 видно, что наибольшее количество отказов (48%) пришлось на КАСАНТ 2 категории. Ко 2 категории относятся отказы, приведшие к задержке пассажирского, пригородного или грузового поезда на перегоне (станции) продолжительностью от 6 минут до 1 часа.

Таким образом, проведя анализ отказов устройств СЦБ, можно сформулировать следующие выводы:

1. За последние 3 года количество отказов устройств СЦБ составило 25 случаев, в последний год произошло резкое увеличение количество отказов, что связано с негативным влиянием ассиметрии тягового тока;

2. За рассмотренный период по ДВЖД не выявлено случаев отказов устройств СЦБ из-за несимметрии напряжений в ВЛ СЦБ.

2 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В КОНТРОЛЬНЫХ ТОЧКАХ НА УЧАСТКЕ ХАБАРОВСК 2 – ВОЛОЧАЕВКА 2 ДВЖД ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ ПИТАНИЯ ВЛ СЦБ

2.1 Организация экспериментальных замеров ПКЭ и выбор контрольных точек

Для оценки качества электрической энергии в контрольных точках ВЛ СЦБ в апреле 2017 года совместно с сотрудниками и студентами кафедры «Системы электроснабжения» были проведены экспериментальные замеры на тяговой подстанции Волочаевка 2 ДВЖД. В замерах ПКЭ (показателей качества электрической энергии) использовался измеритель показателей качества электроэнергии «Ресурс-UF», который позволяет производить оперативный контроль качества электрической энергии. Замеры производились в течение двух суток, вместо рекомендуемых по ГОСТ 30804.4.30-2013 [8] семи суток, что допустимо для целей оперативного контроля КЭ. Прибор «Ресурс-UF» предназначен для контроля ПКЭ по ГОСТ 32144-2013 в однофазных и трехфазных электрических сетях, с номинальной частотой 50 Гц и межфазными напряжениями 380 В, а также 6 кВ и выше при использовании измерительных трансформаторов напряжения [6]. Прибор позволяет производить замеры токов и напряжений. По итогам замеров были получены массивы данных, которые в дальнейшем послужили исходной информацией для инженерных расчетов.

Замеры производились для двух вариантов расположения контрольной точки установки прибора «Ресурс-UF»:

1. на шинах 27,5 кВ тяговой подстанции Волочаевка 2 (к этим шинам подключается ТСН, а затем через ТСЦБ подключается линия ВЛ СЦБ в соответствии с типовой схемой подключения, как показано на рисунке 10, а);

Рисунок 10 – Организация замеров для первой контрольной точки:

а) место проведения замеров; б) схема подключения прибора «Ресурс-UF»

1. на удаленном от источника электроснабжения конце ВЛ СЦБ 10 кВ (в ячейке ВЛ СЦБ 10 кВ, как показано на рисунке 11, а).

Рисунок 11 – Организация замеров для второй контрольной точки:

а) место проведения замеров; б) схема подключения прибора «Ресурс-UF»

Выбор именно этих точек для измерения и дальнейшего анализа ПКЭ объясняется следующим:

1. В первом случае замеры производились на шинах 27,5 кВ тяговой подстанции Волочаевка 2 в точке подключения ТСН. Поскольку ближайшая к городу Хабаровск тяговая подстанция Хабаровск – 2 не является источником питания для ВЛ СЦБ, то было принято решение о проведении замеров ПКЭ на шинах 27,5 кВ ТП Волочаевка – 2. Замеры ПКЭ в этой точке позволят получить информацию о степени ухудшения КЭ, связанного с влиянием тяговых нагрузок. Поскольку на шинах 27,5 кВ находится еще и ВВ ввод ТСН, то замеры ПКЭ на общих шинах позволит оценить влияние на КЭ только тяговой нагрузки, без учета потребителей, подключенных к вводу 0,4 кВ ТСН.

Рисунок 12 – Принцип питания ВЛ СЦБ на участке

Волочаевка 2 – Кругликово

1. Во втором случае, ВЛ СЦБ получает питание от ЭЧК «Амур», таким образом влияние тяговой нагрузки на КЭ в линии ВЛ СЦБ полностью исключено.

Рассматриваемая ВЛ СЦБ питает устройства СЦБ на участке Хабаровск 2 – Волочаевка 2 ДВЖД. Центр питания – район контактной сети Амур, расположенный на 8515 км. Таким образом, рассматривая качество электрической энергии на удаленном от источника питания конце линии автоблокировки (на ТП Волочаевка 2), мы можем получить информацию о реальных значениях показателей качества электроэнергии ВЛ СЦБ с учетом влияния только потребителей СЦБ, подключенных к этой линии, так как влияние тяговой нагрузки в этом случае полностью отсутствует (питание поступает от независимого от ТП источника). Схема питания ВЛ СЦБ для обоих вариантов – односторонняя.

В результате замеров в двух контрольных точках за рассматриваемый период были получены следующие данные:

1. действующие значения напряжений, токов, мощностей, узлов сдвига фаз между током и напряжением;

2. значения основных ПКЭ:

• действующее значение напряжения первой гармоники, В;

• отклонение напряжения , %;

• отклонение частоты , Гц;

• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения , %;

• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения , %;

• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности , % .

Обработка результатов эксперимента по каждой контрольной точке ввиду большого объема данных (28800 показаний за сутки по каждому исследуемому параметру) проводилась с использованием теории вероятности и математической статистики.

2.2 Применение теории вероятностей и математической статистики к обработке результатов экспериментальных замеров

Известно, что для магистральных железных дорог такие энергетические характеристики, как ток тягового фидера, напряжение плеча питания, отвечают, как правило, требованиям стационарной случайной функции [11]. Случайная функция X(t) называется стационарной, если все её вероятностные характеристики не зависят от времени (точнее сказать, не меняются при любом сдвиге аргументов, от которых они зависят, по оси времени). Каждый стационарный процесс можно рассматривать как процесс, продолжающийся во времени непрерывно долго. При исследовании стационарного процесса в качестве начала отсчёта можно выбрать любой момент времени, при этом, исследуя стационарный процесс на любом участке времени, при достаточной длительности проведения опыта, будут получены одни и те же его характеристики [12].

Поскольку случайные процессы, проистекающие в системе тягового электроснабжения, является стационарными и протекают однородно во времени, то одна-единственная реализация достаточной продолжительности может служить достаточным опытным материалом для получения характеристик случайной функции. Однако, для этого реализация должна обладать свойством эргодичности. Эргодическое свойство состоит в том, что каждая отдельная реализация случайной функции является как бы «полномочным представителем» всей совокупности возможных реализаций. В этом случае одна реализация достаточной продолжительности может заменить при обработке множество реализаций той же общей продолжительности [12].

Для практических расчётов принимается, что распределение энергетических характеристик по плечу питания ТП подчиняется нормальному, гауссовскому, закону [13]. Зависимость между возможными значениями случайной величины и соответствующими вероятностями, характеризуется плотностью вероятности вида:

, (2.1)

где х – случайная величина. Если в качестве случайной величины принимается напряжение, то x имеет размерность [кВ], если в качестве случайной величины принимается коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения или коэффициент несимметрии напряжения по обратной последовательности, то величина х имеет размерность – [%].

Данный закон распределения называется нормальным или гауссовским законом распределения случайной величины. Кривая распределения случайной величины, изменяющейся по нормальному закону имеет вид представленный на рис. 4.1.

Рисунок 13 – Плотность вероятности

нормального закона распределения

Нормальный закон распределения случайной величины x характеризуется следующими параметрами: математическим ожиданием – и дисперсией (разбросом) случайной величины – . Математическим ожиданием приближённо можно считать среднее арифметическое значение случайной величины, разница между этими понятиями в том, что при небольшом числе опытов, среднее арифметическое их результатов случайно; при достаточном увеличении числа опытов оно становится «почти не случайным» и, стабилизируясь, приближается к постоянной величине – математическому ожиданию [12]. Изменение величины μ не изменяет формы нормальной кривой, а приводит лишь к её сдвигу вдоль оси Ox: вправо, если μ возрастает, и влево, если μ убывает [13].

Для непрерывной случайной величины – x, математическое ожидание выражается интегралом

. (2.2)

Дисперсия случайной величины – есть характеристика рассеивания, разброса значения случайной величины около её математического ожидания. Дисперсия имеет размерность квадрата случайной величины и для непрерывных величин вычисляется по формуле:

. (2.3)

Для наглядной характеристики рассеяния удобнее пользоваться величиной, размерность которой совпадает с размерностью случайной величины. Для этого из дисперсии извлекают квадратный корень. Полученная величина называется средним квадратическим отклонением (СКО) случайной величины – σ. С возрастанием σ, кривая плотности вероятности становится более пологой. Значение СКО рассчитывается по формуле:

. (2.4)

Согласно правилу «трёх сигм» [12], для нормального распределения случайной величины всё рассеивание с вероятностью 0,9985 укладывается на участке ±3σ. Это позволяет, зная среднее квадратическое отклонение и математическое ожидание случайной величины, ориентировочно указать интервал её практически возможных значений. Вероятность того, что величина отклонения случайной величины превысит утроенное СКО, равна 0,0015. Такое событие, исходя из принципа невозможности маловероятных событий, можно считать практически невозможным [13].

Для обоснованной оценки ПКЭ, как функции случайного процесса, необходимо знать математическое ожидание , дисперсию и нормированную корреляционную функцию .

2.3 Обработка результатов измерений для первой контрольной точки

К шинам 0,4 кВ трансформатора собственных нужд подключается через трансформатор ТСЦБ 0,4/10 кВ начало линии ВЛ СЦБ 10 кВ, поэтому анализ напряжения и токов на шинах ТСН позволяет оценить условия в начале линии СЦБ.

Начнем анализ полученных результатов замеров с напряжения за сутки контрольных замеров в период с 27.04.2017 по 28.04.2017. Отметим, что анализатор КЭ «Ресурс UF» не предназначен для анализа КЭ на таких сложных объектах, как тяговая подстанция 27,5 кВ переменного тока, ввиду особенностей схем соединения тяговой обмотки трансформатора ТП «треугольник». При таком способе подключения «Ресурс UF» использовался нами как регистратор параметров сети: тока, напряжения, частоты. В силу специфики работы тяговой подстанции, «Ресурс UF» с учетом схемы его подключения к шинам 27,5 кВ не может автоматически формировать итоговые отчетные таблицы ПКЭ, потому полученную в результате эксперимента базу данных пришлось рассчитывать и анализировать «вручную» в программной среде Excel.

Характеристики

Список файлов ВКР